(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブ状に形成した担体（２５）に触媒を担持したチューブ式排気ガス浄化装置（２３）を排気通路（１９）の内部に配置したエンジンの排気ガス浄化装置において、
ハニカム状に形成した担体（２８）に触媒を担持したハニカム式排気ガス浄化装置（２４）を、チューブ式排気ガス浄化装置（２３）の排気ガス流れ方向の上流端に一体に結合すると共に、その結合部の近傍を、排気通路（１９）に設けた支持手段（３４）を介して排気通路（１９）の内面に支持したことを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記ハニカム式排気ガス浄化装置（２４）の横断面形状を前記チューブ式排気ガス浄化装置（２３）の横断面形状に略一致させたことを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記チューブ式排気ガス浄化装置（２３）の排気ガス流れ方向の上流端に一体に結合した前側の前記ハニカム式排気ガス浄化装置（２４）とは別個に形成された後側のハニカム式排気ガス浄化装置（２４）が、該チューブ式排気ガス浄化装置（２３）の排気ガス流れ方向の下流端に一体に結合されることを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記チューブ式排気ガス浄化装置（２３）の中央後寄りの位置が、排気通路（１９）に設けた後部支持手段（２９）を介して排気通路（１９）の内面に支持されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項５】
前記チューブ式排気ガス浄化装置（２３）の下流端と前記後側のハニカム式排気ガス浄化装置（２４）との結合部の近傍が、排気通路（１９）に設けた後部支持手段（２９）を介して排気通路（１９）の内面に支持されることを特徴とする、請求項３に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気通路の内部にチューブ式排気ガス浄化装置およびハニカム式排気ガス浄化装置を配置したエンジンの排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動二輪車の排気通路に形成した膨張室の内部に、パンチングメタルをチューブ状に形成した担体に触媒を担持した２個のチューブ式排気ガス浄化装置を、排気ガス流れ方向の上流側および下流側に２段に配置したものが、特開平１０−３０４３２号公報により公知である。上記エンジンの排気ガス浄化装置によれば、上流側のチューブ式排気ガス浄化装置の反応熱で排気ガスを昇温させ、下流側の排気ガス浄化装置に高温の排気ガスを供給して排気ガス浄化性能を高めることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記従来のものは、小径に形成された上流側のチューブ式排気ガス浄化装置の後端が、大径に形成された下流側のチューブ式排気ガス浄化装置の前端に緩く嵌合しており、しかも担体をパンチングメタルで形成した上流側のチューブ式排気ガス浄化装置は、パンチ孔を通して排気ガスが内側から外側に逃げるため、上流側のチューブ式排気ガス浄化装置を通過して昇温した排気ガスの全量を下流側のチューブ式排気ガス浄化装置に供給することができなかった。
【０００４】
またハニカム状に形成した担体に触媒を担持したハニカム式排気ガス浄化装置は、チューブ式排気ガス浄化装置に比べて排気ガス浄化性能が高い一方、ハニカムのセルの板厚が薄く触媒の担持層の厚みも薄いため、耐熱温度が低いという特性を有している。従って、ハニカム式排気ガス浄化装置およびチューブ式排気ガス浄化装置を組み合わせて使用する場合に、ハニカム式排気ガス浄化装置の耐熱温度を考慮しながら最大限の排気ガス浄化性能を発揮させる必要がある。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、排気通路にハニカム式排気ガス浄化装置およびチューブ式排気ガス浄化装置を配置したエンジンの排気ガス浄化装置において、排気ガス浄化性能の向上および耐久性の向上を図ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、チューブ状に形成した担体に触媒を担持したチューブ式排気ガス浄化装置を排気通路の内部に配置したエンジンの排気ガス浄化装置において、ハニカム状に形成した担体に触媒を担持したハニカム式排気ガス浄化装置を、チューブ式排気ガス浄化装置の排気ガス流れ方向の上流端に一体に結合すると共に、その結合部の近傍を、排気通路に設けた支持手段を介して排気通路の内面に支持したことを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置が提案される。
【０００７】
上記構成によれば、ハニカム式排気ガス浄化装置をチューブ式排気ガス浄化装置の排気ガス流れ方向の上流端に一体に結合したので、ハニカム式排気ガス浄化装置における触媒反応で昇温した高温の排気ガスをチューブ式排気ガス浄化装置に供給して排気ガス浄化性能を高めることができる。しかもハニカム式排気ガス浄化装置はハニカム状に形成した担体に触媒を担持した構造であるため、そこを通過して昇温した排気ガスの全量をチューブ式排気ガス浄化装置に供給することが可能となり、チューブ式排気ガス浄化装置の排気ガス浄化性能を効果的に高めることができる。またハニカム式排気ガス浄化装置は排気ガスの昇温を主たる目的とするので小型のもので済み、排気ガスの流通抵抗の増加を最小限に抑えてエンジン出力の低下を防止することができるだけでなく、低グレードの触媒を使用することができるのでコストアップを最小限に抑えることができる。更にハニカム式排気ガス浄化装置およびチューブ式排気ガス浄化装置が一体化されているため、それらを排気通路に取り付ける取付部材の部品点数を最小限に抑えることができる。
【０００８】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記ハニカム式排気ガス浄化装置の横断面形状を前記チューブ式排気ガス浄化装置の横断面形状に略一致させたことを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置が提案される。
【０００９】
上記構成によれば、ハニカム式排気ガス浄化装置およびチューブ式排気ガス浄化装置の横断面形状が略一致しているので、それらの排気通路の内部への取付けが容易になる。
【００１０】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記チューブ式排気ガス浄化装置の排気ガス流れ方向の上流端に一体に結合した前側の前記ハニカム式排気ガス浄化装置とは別個に形成された後側のハニカム式排気ガス浄化装置が、該チューブ式排気ガス浄化装置の排気ガス流れ方向の下流端に一体に結合されることを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置が提案される。
【００１１】
上記構成によれば、チューブ式排気ガス浄化装置の上流端に一体に結合した前側のハニカム式排気ガス浄化装置とは別個に形成された後側のハニカム式排気ガス浄化装置が、該チューブ式排気ガス浄化装置の下流端に一体に結合されるので、排気ガスの浄化効果を一層高めることができる。
【００１２】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１又２の構成に加えて、前記チューブ式排気ガス浄化装置の中央後寄りの位置が、排気通路に設けた後部支持手段を介して排気通路の内面に支持されることを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置が提案される。
【００１３】
さらに請求項５に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、前記チューブ式排気ガス浄化装置の下流端と前記後側のハニカム式排気ガス浄化装置との結合部の近傍が、排気通路に設けた後部支持手段を介して排気通路の内面に支持されることを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置が提案される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１５】
図１〜図４は本発明の第１実施例を示すもので、図１は自動二輪車の全体側面図、図２は自動二輪車の排気通路の要部断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図２の４−４線断面図である。
【００１６】
図１に示すように、自動二輪車Ｖは、車体フレーム１１の前端に設けたヘッドパイプ１２に左右操向可能に支持したフロントフォーク１３を備えており、そのフロントフォーク１３の上端および下端にバーハンドル１４および前輪Ｗｆが設けられる。また車体フレーム１１にピボット１５を介して上下揺動可能に支持したリヤフォーク１６の後端に後輪Ｗｒが設けられており、その後輪Ｗｒは車体フレーム１１の中央下部に搭載したエンジンＥにより無端チェーン１７を介して駆動される。エンジンＥのシリンダヘッド１８の前面に接続された排気通路１９は後方に屈曲して車体後方に延び、後輪Ｗｒの右側面に配置したマフラー２０に接続される。排気通路１９は、排気ガス流れ方向の上流側に配置されてシリンダヘッド１８に接続された排気管２１と、排気ガス流れ方向の下流側に配置されてマフラー２０に接続された膨張室２２とに分割されており、膨張室２２の上流側部分にチューブ式排気ガス浄化装置２３およびハニカム式排気ガス浄化装置２４が設けられる。
【００１７】
図２〜図４から明らかなように、膨張室２２は左半体２２ａおよび右半体２２ｂを溶接Ｗ１，Ｗ２により一体化してなり、その内部に収納されるチューブ式排気ガス浄化装置２３は、多数の小孔２５ａ…を有するパンチングメタルを円形断面のチューブ状に形成した担体２５の表面に触媒を担持させたものである。またチューブ式排気ガス浄化装置２３の前端に溶接により結合されたハニカム式排気ガス浄化装置２４は、金属平板に金属波板を溶接したものを円形断面に巻き付けて形成したハニカム構造体２６と、そのハニカム構造体２６の外周を囲む円形断面のケーシング２７とで構成される担体２８を備えており、ハニカム構造体２６の表面およびケーシング２７の内周面に触媒が担持される。
【００１８】
チューブ式排気ガス浄化装置２３およびハニカム式排気ガス浄化装置２４は同一直径（例えば、３５ｍｍ）の円筒形状であるが、チューブ式排気ガス浄化装置２３の長さ（例えば、２５９ｍｍ）に比べて、ハニカム式排気ガス浄化装置２４の長さは遙に短く（例えば、４０ｍｍ）形成される。尚、ハニカム式排気ガス浄化装置２４の前端は、排気管２１および膨張室２２の接続部の近傍に位置しており、その接続部の内径は例えば５０ｍｍである。
【００１９】
図３から明らかなように、チューブ式排気ガス浄化装置２３の中央後寄りの位置が、後部支持手段２９を介して膨張室２２の内面に支持される。後部支持手段２９は、チューブ式排気ガス浄化装置２３の担体２５の外周に嵌合するインナーパイプ３０と、膨張室２２の内面に溶接Ｗ３，Ｗ３されたステー３１と、２分割されて溶接Ｗ４，Ｗ４により一体化され、その一方がステー３１に溶接Ｗ５，Ｗ５されたアウターパイプ３２，３２と、インナーパイプ３０およびアウターパイプ３２，３２間に配置された耐熱性を有するスチールウール等の弾性材３３とから構成される。
【００２０】
図４から明らかなように、チューブ式排気ガス浄化装置２３およびハニカム式排気ガス浄化装置２４の結合部の近傍が、前部支持手段３４を介して膨張室２２の内面に支持される。前部支持手段３４の構造は後部支持手段２８のそれと同じであるため、前部支持手段３４の各部材に前記後部支持手段２８の対応する部材と同じ符号を付すことで、重複する説明を省略する。
【００２１】
次に、上記構成を備えた本発明の第１実施例の作用について説明する。
【００２２】
エンジンＥの排気ポートから出た排気ガスは排気管２１、膨張室２２およびマフラー２０を経て外部に排出され、その間に膨張室２２の内部に配置したハニカム式排気ガス浄化装置２４およびチューブ式排気ガス浄化装置２３により有害成分が浄化される。排気ガス流れ方向の上流側に配置された小型のハニカム式排気ガス浄化装置２４は、排気ガスの浄化というよりも排気ガスの昇温を主たる目的としており、そこを通過する排気ガスを担体２８に担持した触媒と反応させて浄化する際の反応熱で、該排気ガスを昇温させる。その結果、ハニカム式排気ガス浄化装置２４に直結された下流側のチューブ式排気ガス浄化装置２３に高温の排気ガスを流入させ、主たる排気ガス浄化装置であるチューブ式排気ガス浄化装置２３を有効に機能させて排気ガスの浄化効果を高めることができる。
【００２３】
以上のように、排気通路１９の膨張室２２に配置したチューブ式排気ガス浄化装置２３の前端に小型のハニカム式排気ガス浄化装置２４を一体に接続したので、排気ポートの直下流にいわゆる直下型の排気ガス浄化装置を設けずとも、ハニカム式排気ガス浄化装置２４の排気ガス昇温効果によりチューブ式排気ガス浄化装置２３を有効に機能させ、排気ガス浄化効果を高めることができる。また直下型の排気ガス浄化装置が不要になり、しかも新たに付加したハニカム式排気ガス浄化装置２４は小型のもので済むため、全体として排気通路１９における排気ガスの流通抵抗を減少させてエンジンＥの出力低下を最小限に抑えることが可能となる。またハニカム式排気ガス浄化装置２４は排気ガスの昇温を主たる目的としているため、その担体２８や触媒に低グレードのものを使用することが可能になってコストダウンに寄与することができる。
【００２４】
更に、ハニカム式排気ガス浄化装置２４は、そこに流入した排気ガスの全量をチューブ式排気ガス浄化装置２３に供給することができるので、ハニカム式排気ガス浄化装置２４で昇温した高温の排気ガスをチューブ式排気ガス浄化装置２３に効率的に供給して排気ガス浄化性能を高めることができる。また何れも円筒状に形成されたチューブ式排気ガス浄化装置２３およびハニカム式排気ガス浄化装置２４は同一直径を有して同軸かつ一体に結合されているため、両排気ガス浄化装置２３，２４を共通の支持手段２９，３４で支持することが可能になって部品点数の削減に寄与することができるだけでなく、膨張室２２の内部における配置も容易になる。
【００２５】
次に、図５および表１、表２に基づいて第１参考例および第２参考例を説明する。
【００２６】
第１、第２参考例は、排気通路１９の膨張室２２の排気ガス流れ方向の上流側にチューブ式排気ガス浄化装置２３を配置し、その下流側に離間してハニカム式排気ガス浄化装置２４を配置したものである。チューブ式排気ガス浄化装置２３は第１実施例と同じ後部支持手段２９および前部支持手段３４を介して膨張室２２の内面に支持されており、またハニカム式排気ガス浄化装置２４は膨張室２２の後部に設けた多数の通孔３５ａ…を有する隔壁３５の中央部を貫通するように支持される。
【００２７】
【表１】
0004511763.tif 000002
【００２８】
【表２】
0004511763.tif 000003
【００２９】
表１には第１参考例のチューブ式排気ガス浄化装置２３およびハニカム式排気ガス浄化装置２４の諸元が示され、表２には第２参考例のチューブ式排気ガス浄化装置２３およびハニカム式排気ガス浄化装置２４の諸元が示される。尚、表２に示す第２参考例は、チューブ式排気ガス浄化装置２３を内外に配置した２重構造の担体２５を備えたものである。
【００３０】
表１の第１参考例では、チューブ式排気ガス浄化装置２３の触媒担持面の面積ＳｔがＳｔ＝４２３ｃｍ2 であり、ハニカム式排気ガス浄化装置２４の触媒担持面の面積ＳｈがＳｈ＝１８６５ｃｍ2 であり、面積Ｓｔを面積Ｓｈで除した値Ｓｔ／ＳｈはＳｔ／Ｓｈ＝０．２３となる。
【００３１】
表２の第２参考例では、チューブ式排気ガス浄化装置２３の触媒担持面の総面積ＳｔがＳｔ＝４９０ｃｍ2 であり、ハニカム式排気ガス浄化装置２４の触媒担持面の面積ＳｈがＳｈ＝１８６５ｃｍ2 であり、面積Ｓｔを面積Ｓｈで除した値Ｓｔ／ＳｈはＳｔ／Ｓｈ＝０．２６となる。
【００３２】
このように、比Ｓｔ／Ｓｈが０．２以上の場合は、ハニカム式排気ガス浄化装置２４が必要以上に温度上昇することを防止しながら排気ガスの浄化性能を確保することができるが、比Ｓｔ／Ｓｈが０．２未満になると、ハニカム式排気ガス浄化装置２４が必要以上に温度上昇する。
【００３３】
一般に、チューブ式排気ガス浄化装置２３は高温に対する耐久性が高いが排気ガスの浄化効果が低く、逆にハニカム式排気ガス浄化装置２４は高温に対する耐久性が低いが排気ガスの浄化効果が高いという特性を有している。従って、仮に高温に対する耐久性が低いハニカム式排気ガス浄化装置２４を上流側に配置すると、排気ガス中の生ガス成分との反応により発生する反応熱でハニカム式排気ガス浄化装置２４が必要以上に温度上昇する可能性がある。
【００３４】
そこで第１参考例および第２参考例では、高温に対する耐久性が高いチューブ式排気ガス浄化装置２３を排気ガス流れ方向の上流側に配置し、排気ガス中の生ガス成分の一部を反応させて該生ガス成分の濃度を低下させることで、下流側に配置したハニカム式排気ガス浄化装置２４における反応熱の発生を抑制して必要以上の温度上昇を未然に防止しながら、その排気ガス浄化性能を有効に発揮させることができる。そしてハニカム式排気ガス浄化装置２４の必要以上の温度上昇を防止するためには、チューブ式排気ガス浄化装置２３の触媒担持面の面積Ｓｔと、ハニカム式排気ガス浄化装置２４の触媒担持面の面積Ｓｈとが、Ｓｔ／Ｓｈ≧０．２の関係を満たすことが必要となる。
【００３５】
次に、図６に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００３６】
第２実施例は、前述した第１実施例に、前述した第１，第２参考例を組み合わせたものであり、排気通路１９の膨張室２２の上流側部分に、直列に接続された１個のチューブ式排気ガス浄化装置２３および２個のハニカム式排気ガス浄化装置２４，２４が設けられる。チューブ式排気ガス浄化装置２３は、多数の小孔２５ａ…を有するパンチングメタルを円形断面のチューブ状に形成した担体２５の表面に触媒を担持させたものである。またチューブ式排気ガス浄化装置２３の前端および後端に溶接により結合されたハニカム式排気ガス浄化装置２４，２４は、金属平板に金属波板を溶接したものを円形断面に巻き付けて形成したハニカム構造体２６と、そのハニカム構造体２６の外周を囲む円形断面のケーシング２７とで構成される担体２８を備えており、ハニカム構造体２６の表面およびケーシング２７の内周面に触媒が担持される。チューブ式排気ガス浄化装置２３およびハニカム式排気ガス浄化装置２４，２４は同一直径（例えば、３５ｍｍ）の円筒形状であるが、チューブ式排気ガス浄化装置２３の長さ（例えば、２５９ｍｍ）に比べて、ハニカム式排気ガス浄化装置２４，２４の長さは遙に短く（例えば、４０ｍｍ）形成される。
【００３７】
チューブ式排気ガス浄化装置２３および前側のハニカム式排気ガス浄化装置２４の結合部の近傍が前部支持手段３４を介して膨張室２２の内面に支持され、同様にチューブ式排気ガス浄化装置２３および後側のハニカム式排気ガス浄化装置２４の結合部の近傍が後部支持手段２９を介して膨張室２２の内面に支持される。前部支持手段３４および後部支持手段２９の構造は、図３および図４で説明したものと同じである。
【００３８】
本第２実施例は、第１実施例のチューブ式排気ガス浄化装置２３の後端に更に第２のハニカム式排気ガス浄化装置２４を付加したものに相当し、これにより第１実施例の作用効果に加えて、排気ガスの浄化効果を一層高めるという更なる作用効果を達成することができる。
【００３９】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４０】
例えば、実施例では自動二輪車ＶのエンジンＥを例示したが、本発明は四輪車用のエンジンや他の任意の用途のエンジンに対して適用することができる。またハニカム式排気ガス浄化装置２４の担体２８は、六角形の隔壁を組み合わせた厳密な意味でのハニカム構造である必要はない。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、ハニカム式排気ガス浄化装置をチューブ式排気ガス浄化装置の排気ガス流れ方向の上流端に一体に結合したので、ハニカム式排気ガス浄化装置における触媒反応で昇温した高温の排気ガスをチューブ式排気ガス浄化装置に供給して排気ガス浄化性能を高めることができる。しかもハニカム式排気ガス浄化装置はハニカム状に形成した担体に触媒を担持した構造であるため、そこを通過して昇温した排気ガスの全量をチューブ式排気ガス浄化装置に供給することが可能となり、チューブ式排気ガス浄化装置の排気ガス浄化性能を効果的に高めることができる。またハニカム式排気ガス浄化装置は排気ガスの昇温を主たる目的とするので小型のもので済み、排気ガスの流通抵抗の増加を最小限に抑えてエンジン出力の低下を防止することができるだけでなく、低グレードの触媒を使用することができるのでコストアップを最小限に抑えることができる。更にハニカム式排気ガス浄化装置およびチューブ式排気ガス浄化装置が一体化されているため、それらを排気通路に取り付ける取付部材の部品点数を最小限に抑えることができる。
【００４２】
また請求項２に記載された発明によれば、ハニカム式排気ガス浄化装置およびチューブ式排気ガス浄化装置の横断面形状が略一致しているので、それらの排気通路の内部への取り付けが容易になる。
【００４３】
また請求項３に記載された発明によれば、チューブ式排気ガス浄化装置の上流端に一体に結合した前側のハニカム式排気ガス浄化装置とは別個に形成された後側のハニカム式排気ガス浄化装置が、該チューブ式排気ガス浄化装置の下流端に一体に結合されるので、前記請求項１の発明の効果に加えて、排気ガスの浄化効果を一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例に係る自動二輪車の全体側面図
【図２】  自動二輪車の排気通路の要部断面図
【図３】  図２の３−３線断面図
【図４】  図２の４−４線断面図
【図５】  第１，第２参考例に係る自動二輪車の排気通路の要部断面図
【図６】  本発明の第２実施例に係る自動二輪車の排気通路の要部断面図
【符号の説明】
１９        排気通路
２３        チューブ式排気ガス浄化装置
２４        ハニカム式排気ガス浄化装置
２５        担体
２８        担体
２９ 後部支持手段
３４ 前部支持手段
【図１】
0004511763.tif 000004
【図２】
0004511763.tif 000005
【図３】
0004511763.tif 000006
【図４】
0004511763.tif 000007
【図５】
0004511763.tif 000008
【図６】
0004511763.tif 000009